SE426719B - Forfarande och anordning for packning av ett materialskikt - Google Patents

Description

8008495-7 En traditionell packningsanordning ger stor vertikal nedåtriktad kraft. Denna vertikalkraft ger i och för sig skjuvspänningar i jorden som varierar i storlek med excenterfrekvensen. Skjuv- spänningar växlar dock inte riktning, eftersom någon nämnvärd dragspänning inte kan uppstå i kontaktytan mellan vals och jord.

En växling av skjuvspänningsriktningen sker på grund av den sta- tiska effekten, men bara en gång per valspassage.

Ansell, P. och Brown, S.F. har i artikeln "A cyclic simple shear apparatus for dry granular material" i Geotechnical Testing Journal, ASTM, Vol 1, No 2, 1978, pp 82-92 beskrivit en enkel laboratorieutrustning för utförande av prov, vid vilka man på- lägger en statisk belastning och åstadkommer en snabb växling av skjuvspänningarnas riktning i ett material. Prov som utförts med utrustningen visar' att man erhållit bättre packningseffekt än genom konventionell teknik. Uppfinningen avser förbättrade för- faranden och anordning för âstadkommande av skjuvspänningsväx- lingar och har kännetecken enligt patentkraven. Således avses ett förfarande för packning av ett materialskikt genom förflyttning av ett packningsredskap med minst en trumma över materialskiktet varvid trumman påverkar materialskiktet med en statisk last och en oscillerande kraft, varvid förfarandets mest utmärkande egen- skap ar att den oscillerande kraften förorsakas av att ett oscïlleran- de, väsentligen rent vrïdande moment påläqges på trumman krinq dess axel. Upp- Fínninoen avser även en packninqsanordnínq för utförande av förfarandet.

Uppfinningen och dess bakgrund kommer nu att beskrivas närmare med hänvisning till ritningen, på vilken figur 1 visar en föreslagen princip för åstadkommande av horisontellt vibrerande packning, figur 2 a-d visar principen för föreliggande uppfinning, figur 3 visar principen för en känd anordning' med två roterande excenterorgan, figur é visar trumman hos ett packningsredskap enligt uppfinningen där för åskådlighetens skull en del av mantelytan saknas, 3003495- 'J figur 5 visar exempel på den allmänna konstruktionen hos en vält som arbetar i enlighet med uppfinningen och figur E» ä + b visar en möjlighet att ändra vibrationsfunktionen hos en anordning enligt uppfinningen genom ändring av rotationsriktning hos excenteranordningarna.

Ansell och Brown har i samband med de tidigare omnämnda laborato- rieförsöken föreslagit en vibrationsvält enligt figur 1, vid vilken hela trumman 1 försätts i vibration i horisontalled för åstadkommande av snabba skjuvspänningsväxlingar. Några närmare uppgifter om hur den horisontella vibrationen skall åstadkommas i praktiken framgår ej .

Funktionen hos föreliggande uppfinning är emellertid principiellt annorlunda. Genom att trumman kan påläggas ett oscillerande vrid- moment kan en vibration i tangetialled vid trummans periferi åstadkommas utan att några translationskrafter som är direkt för-orsakade av excenteranordningarna påverkar trummans axel.

Fördelarna med ett sådant arrangemang är uppenbara särskilt beträffande isolationen av trummans vibrationer från packnings- redskapets ram, något som vid konventionella vibrationsvältar utgör ett svårlöst problem.

Hur det oscillerarlde vridmomentet enligt uppfinningen kan alstras framgår tydligast av figur 2 a-d, som visar principen för uppfin- ningen åskådliggjord med två synkront och i samma riktning rote- rande excenteranordningar 2 i fyra olika faslägen. Av figuren framgår' tydligt att momentet M på trummans 1 axel orsakat av excenferanordningarna 2 har värdet noll i figur 2 a och 2 c medan det. klar sina största belopp med motsatta riktningar enligt figur 2 b och 2 d. Det framgår dessutom att excenteralaordningarna icke i något läge ger någon translationskomposant av betydelse vid trummans axel.

Som jiärnförelse visas principen för vibrationsanordningen enligt den tidigare nèšxnrirlfi schweiziska patentskriften 384019 i figur 3.

Excenïterorgaïzez: 3 a och 3 b roterar synkront men i motsatta riktningar så att de krafter som förorsakas av excentrarna adde- 8008495-'7 ras i vertikalled men tar ut varandra i horisontalled. Excentrar- na påverkar inte anordningen med något resulterande oscillerande vridmoment.

Figur 4 visar hur en anordning enligt figur 2 kan vara konstrue- rad. Anordningen består av traditionell trumma l med två inbyggda excentrar 2 a och 2 b. Excentrarna 2 a och 2 b är kopplade till varandra så att de roterar i samma riktning och med samma hastig- het. Excentrarna 2 a och 2 b är placerade på excenteraxlar 3 a och 3 b som är lagrade i trummans 1 gavlar 8 a och 8 b på ett visst avstånd från trummans centrumaxel 7, så att excenteraxlarna 3 och trummans centrumaxel 7 ligger i samma plan. Koncentriskt med trumman är en drivaxel 10 lagrad. Drivaxeln 10 är kopplad till en drivmotor 9, som är placerad utanför den ena gaveln.

Drivmotorn 9 är i sin tur elastiskt upphängd i vältens ram via lager, lagerhus och fjäderelement på traditionellt sätt (visas inte i figuren). De båda excenteraxlarna 3 a och 3 b drivs med lämplig transmission från drivaxelnu I figur 4 visas schematiskt ett utförande med kedje- eller kuggremstransmission 4 a, 5 a, 6 a och 4 b, 5 b och 6 b. Det är även möjligt att använda kugghjul.

Däremot kan inte kilrep eller liknande användas, eftersom det är väsentligt att fasläget mellan excentrarna bibehålles konstant.

Fasskillnaden mellan excentrarna skall vara l80°. Mindre avvikel- ser från denna fasskillnad i det praktiska utförandet försämrar dock inte nämnvärt den avsedda funktionen.

Förutom de i figuren visade excentrarna 2 a och 2 b vid trummans ena gavel 8 a uppbär excenteraxlarna 3 a och 3 b likadana excent- rar vid trummans andra gavel 8 b. På i och för sig känt sätt kan i stället flera excentrar vara placerade på respektive excenter- axel, alternativt kan varje excenteraxel uppbära en över hela eller en större del av den tillgängliga excenteraxeln fördelad excentermassa. I Den form excentrarna 2 a och 2 b givits i figur 4 utgör endast ett, exempel för att åskådliggöra uppfinningsidén. Varje annan utformning av excentrarna, som innebär en tyngdpunktsförskjutning från excenteraxeln och kan motstå de i sammanhanget förekommande påfrestningarna, kan utnyttjas inom ramen för uppfinningen. 8008495-7 Med den beskrivna anordningen åstadkommer excentrarna ett resul- terande sinusformigt varierande moment på trumman kring dess axel vilket ger upphov till motsvarande skjuvspänningsvariationer i det materialskikt som belastas av trumman. När trumman vilar mot ett underlag som skall packas kommer således krafterna i kontakt- ytan mellan trumma och underlag att utgöras av dels en vertikal kraft som utgör den statiska lasten av packningsredskapets tyngd, dels en oscillerande horisontalkraft. Det är i och för sig möj- ligt att åstadkomma långsamma skjuvspänningsväxlingar genom att upprepat föra ett packningsredskap fram och tillbaka över under- laget. På grund av redskapets vikt blir en så utförd material- packning energikrävande och den frekvens med vilken packningsred- skapats förflytningsriktning kan ändras blir låg jämfört med den frekvens med vilken excenteranordningarna vid ett packningsred- skap enligt uppfinningen kan bringa trumman att oscillera. Upp- finningen kan även förverkligas med flera än två excenteranord- ningar i trumman. Om dessa är inbördes lika och placerade på excenteraxlar anordnade parallellt med trummans rotationsaxel skall excenteraxlarna vara jämnt fördelade utmed en cirkel kring trummans rotationsaxel. Excentrarna skall rotera synkront och åt samma håll och fasskillnaden mellan två excentrar skall vara lika med vinkeln mellan excenteraxlarna på nämnda cirkel så att alla excentrarna momentant riktas radiellt utåt från trummans axel.

I figur 5 visas ett packningsredskap 20 försedd med en trumma 1 nxed excenteranordningar enligt uppfinningen. Packningsredskapet 20 är på konventionellt sätt uppbyggt av en främre, ramformad del 21 som uppbär trumman l och en bakre del 22, genom midjestyrning ledad vid den främre delen 21. Den bakre delen 22 uppbär förarplats 24, kraftaggregat 25 för framdrivning av redskapet med gummihjul 23 och för drivning av excenteranordningarnas hydraulmotor 19.

Trumman l kan dessutom på konventionellt sätt vara försedd med hydraulmotor för framdrivningen (ej visat). Det i figur 5 visade packningsredskapet skall endast ses som ett exempel på uppfin- ningens tillämpning. Den kan även exempelvis tillämpas vid red- skap med flera trummor, varvid en eller flera är försedda med excenteranordningar enligt uppfinningen, eller vid redskap av- sedda att förflyttas med hjälp av ett dragfordon. 8008495-7 Det är fördelaktigt om packningsredskapet kan utformas så att det kan omkopplas mellan två eller flera alternativa exciterings- former - dels oscillerande som här beskrivits, dels traditionell excitering med i huvudsak vertikal kraft mot underlaget. Detta kan förhållandevis enkelt åstadkommas med det beskrivna excenter- arrangemanget genom att växla fasvinkeln mellan de båda excent- rarna från l80° till 0°. Även mellanliggande fasvinklar är tänk- bara och ger i så fall kombinationer av de tvâ huvudtyperna av excitering.

En sådan växling kan genomföras praktiskt exempelvis genom att excentermassorna på minst en av excenteraxlarna utformas vridbar mellan 'två. ändlägen i. förhållande till dess excenteraxel. Änd- lägena åt vardera hållet väljes så att när excenteraxlarna rote- rar i den ena riktningen fasvinkeln är l80° och när de roterar i den andra riktningen fasvinkeln är 0°. Motsvarande resultat kan även uppnås med fler än två excenteraxlar, men då skall fasvink- larna, mellan. de olika excentrarna i. fallet vridexcitering ha relativa fasvinklar beroende av excenteraxlarnas geometriska placering i. förhållande till varandra, så att den resulterande translationskraften i trummans radiella riktning alltid är noll.

I fallet med roterande kraft (traditionell excitering) skall fasvinklarna mellan samtliga excentrar vara 0°, så att de sam- verkar och ger en effekt som motsvarar en centriskt placerad excenteraxel med ett exciteringsmoment som är lika med summan av excentrarnas excentermoment.

Utföringsformen enligt fig 6 a-b visar ett parti av drivaxeln 10 och excenteraxlarna 3 a och 3 b med excentrar varvid drivningen av excenteraxlarna är anordnad att ske synkront liksom i fig 4.

Fig~6 a visar en delvy från sidan medan fig 6 b visar ett snitt utmed A-A i fig 6 a. Excentrarna 30 a och 30 b huvudparti upptar i detta fall 90° av en cirkelring kring resp excenteraxel 3 a och 3 b. Excontern 30 a lagras vridbart kring excenteraxeln 3 a genom att det mindre, ringformade partiet 31 a omsluter återstoden av excenteraxeln 3 a. Vid sidan av det ringformade partiet 3 a är anhåll 8008495- 7 1 32 och 33 anordnade fast förbundna med excenteraxeln 3 a. Varje .anhâll utgöres av en del av en ring, som upptar 900 av excenter- axelns omkrets och placeringen är sådan att den endast medger l80° vridning av excentern 30 a kring dess axel då rotationsriktningen på excenteraxlarna ändras. Den andra excentern 30 b är anbringad på excenteraxeln 3 b med hjälp av det ringformade partiet 31 b som väsentligen motsvarar partiet 31 a, men är fast förbunden med excenteraxeln 3 b. Vid det i fig 6 visade läget hos excentrarna 30 a och 30 b antas drivningen av excenteraxlarna ske moturs varvid oscillerande vridexcitering av trumman erhålles. Då rotationsrikt- ningen ändras så att båda excenteraxlarna 3 a och 3 b drivs medurs vrider sig excenteraxeln 3 a 1800 i förhållande till excentern 30 a medan excentern 30 b förblir fast på excenteraxeln 3 b, varvid excentrarna 30 a och 30 b kommer att rotera i fas med varandra och konventionell, vibrerande excitation av trumman erhålles.

De visade utföringsformerna skall endast ses som exempel på hur uppfinningen kan förverkligas och denna skall endast begränsas av det som framgår av patentkraven.

Claims (8)

8008495-7 w PATENTKRÄV

1. I. " Förfarande för packning av ett materialskikt äänom för- flyttning av ett packningsredskap med minst en trumma över materialskiktet, varvid trumman påverkar materialskiktet med en statisk last och en oscillerande kraft k ä n n e t e c k- Un a d a v att den oscillerande kraften förorsakas av att ett oscillerande.väsentligen rent vridande moment pålägges på trumman kring dess axel, vilket vridande moment växlar riktning med en frekvens som är hög jämfört med den frekvens med vilken packningsredskapets förflyttningsriktning kan ändras.

2. Förfarande enligt krav l k ä n n e t e c k n a t a v att det vridande momentet alstras av minst två synkront roterande excenteranordningar vilka placeras på avstånd från trummnns axel och anordnas så, att de av excenteranord- ningarna orsakade krafterna i trummans radiella riktning vänvnlliqun balansvrar ut varandra.

3. ¿nordning för packning av ett materialskikt genom för- flyttning av ett packningsredskap med minst en trumma över materialskiktet, varvid trumman påverkar materialskiktet med en statisk last och en oscillerande kraft k ä n n e t e c k- n a d a v att den innefattar ett organ anordnat att kunna alstra den oscillerande kraften genom att organet är anord- nat att påverka trumman med ett oscillerande, väsentligen rent vridande moment kring dess axel, vilket organ är anord- nat att växla riktning på det vridande momentet med en frekvens som är hög jämfört med den frekvens med vilken packningsredskapets förflyttningsriktning kan ändras.

4. Anordning enligt krav 3 k ä n n e t e c k n a d a v att orqanvt innefattar minst två synkront rörliga excenter- nnnxdnínqur på avstånd från trummans axel och anordnade så att dv av dvrns'uynkrona rörelse Föroysakade krafterna på trumman kan dels väsentligen balansera ut varandra i trummans radiulla riktning åtminstone under större delen av deras 8008495-7 synkfcna rörelse, dels samverka till bildande av ett vridande moment på trumman kring dess axel åtminstone under större delen av deras synkrona rörelse.

5. Anordning enligt krav 4 k ä n n e t e c k n a d a v att excenteranordningarna är väsentligen inbördes lika och anordnade att kunna synkront roteras kring var sin rotations- axe] parallellt med trummans rotationsaxel, att excenteran- ordningarnas rotationsaxlar är jämnt fördelade utmed en cir- kel kring trummans rotationsakel, att excenteranordningarna nar samma rotationsriktning och att deras av rotationen för- ursakade krafter momentant riktas radiellt utåt från trummans

6. .Axe 1. _ w. Anordning enligt krav 4 eller 5 k ä n n e t e c k n a d n v alt excenteranordningarna dessutom är omställbara till ett läge i vilket deras av rotationen förorsakade krafter under rotationen alltid momentant är riktade huvudsakligen parallellt och åt samma håll.

7. Anordning enligt krav 6 k ä n n e t e c k n a d a v att omställningen av excenteranordningarna sker på i och för sig känt sätt genom ändring av deras rotationsriktning var- vid drivningen av åtminstone en av excenteranordningarna anordnats att omställas mellan två ändlägen som motsvarar en förutbestämd de] av ett varv av excenteranordningens rotation.

8. Anordning enligt krav 7 vid vilken antalet excenteran- ordningar är två, k ä n n e t e c k n a d a v att den ena excenteranordningen vid ändring av rotationsriktning om- ställos väsentligen ett halvt varv.